Auch bei komplizierten wissenschaftlichen Theorien sind es manchmal die einfachen Fragen, die einem bei der Lösung des Problems helfen, sagt Sandy Kawano von der Clemson University in South Carolina.
"Welche Unterschiede gab es damals zwischen Flossen und Gliedmaßen? Die Gliedmaßen haben sich ja schon im Wasser entwickelt, und das ist etwas mysteriös. Also, warum haben sie sich dort entwickelt und wurden dann so erfolgreich an Land?"
Die US-Biologin möchte klären, weshalb Gliedmaßen in der Evolution der Landwirbeltiere das Rennen gemacht haben. Um sich der Lösung zu nähern, studierte Sandy Kawano zunächst Fossilienarchive und schaute, welche frühen Landeroberer versteinert erhalten sind und wann und wo diese erstmals in Erscheinung traten. Dabei stieß sie auf Tiere, deren Flossen sich im Laufe der Jahrmillionen zu Gliedmaßen verwandelt hatten. Bei anderen passierte dies nicht, dennoch wagten auch sie den Weg an Land, konnten sich dort aber nicht behaupten. Um zu klären, wie primitive Tiere an Land zurechtkommen, suchte die Forscherin nach heute lebenden Exemplaren, die sie im Labor beobachten konnte.
"Wir haben uns für Tiere entschieden, die den ersten Landeroberern sehr ähnlich sind: auf der einen Seite waren das Schlammspringer, die Flossen besitzen und auf der anderen Seite Salamander, weil das die ursprünglichsten Landwirbeltiere sind und diese sich seit Millionen von Jahren kaum verändert haben, von daher waren sie gute Repräsentanten der ersten Landwirbeltiere."
Im Institut mussten Schlammspringer und Salamander auf verschiedenen Platten laufen, deren Neigung sich im Laufe der Experimente veränderte. Sandy Kawano analysierte, welche biomechanischen Kräfte auf die Brustflossen der Schlammspringer und auf die Vorder- beziehungsweise Hinterbeine der Salamander wirkten. Dabei wurde klar: hinsichtlich Statik und Motorik sind die Gliedmaßen besser geeignet, um an Land vorwärts zu kommen.
"Wir haben herausgefunden, dass die Art und Weise, wie bestimmte Kräfte auf die Flossen wirken, der Grund sein könnte, weshalb sich die Flossenstruktur an Land nicht durchgesetzt hat. Diese Kräfte belasten den Knochen einfach zu stark und daher kam es zu dieser Aufspaltung."
Es sei ein Zusammenspiel mehrerer Faktoren gewesen, so Sandy Kawano: Gliedmaßen sind stabiler und können mehr Gewicht tragen als Flossen. Die Tests hätten eindeutig gezeigt, dass auf die Brustflossen der Schlammspringer größere Kräfte wirkten als auf die Glieder der Salamander.
"Wir sehen diese Unterschiede deutlich beim Übergang von Flossen zu Gliedmaßen und das Prinzip ist immer das Gleiche, sowohl bei Säugetieren als auch bei Echsen, Krokodilen, Schildkröten, Fröschen oder Salamandern. Wir stehen zwar erst am Anfang, aber wir sehen deutlich, dass die Belastung der Flossen so stark ist, dass diese anatomische Lösung an Land nicht gut funktioniert. Aber wir tasten uns an dieses Phänomen erst langsam heran."
Als nächstes wollen Sandy Kawano und ihre Kollegen untersuchen, inwieweit bestimmte Strukturen der Knochen eine effiziente Fortbewegung an Land ermöglichen. Also wie sehr etwa Torsionen einem Bewegungsapparat helfen, nicht nur das reine Körpergewicht zu stemmen, sondern dieses auch nach vorn, zur Seite und nach hinten zu balanciere
"Welche Unterschiede gab es damals zwischen Flossen und Gliedmaßen? Die Gliedmaßen haben sich ja schon im Wasser entwickelt, und das ist etwas mysteriös. Also, warum haben sie sich dort entwickelt und wurden dann so erfolgreich an Land?"
Die US-Biologin möchte klären, weshalb Gliedmaßen in der Evolution der Landwirbeltiere das Rennen gemacht haben. Um sich der Lösung zu nähern, studierte Sandy Kawano zunächst Fossilienarchive und schaute, welche frühen Landeroberer versteinert erhalten sind und wann und wo diese erstmals in Erscheinung traten. Dabei stieß sie auf Tiere, deren Flossen sich im Laufe der Jahrmillionen zu Gliedmaßen verwandelt hatten. Bei anderen passierte dies nicht, dennoch wagten auch sie den Weg an Land, konnten sich dort aber nicht behaupten. Um zu klären, wie primitive Tiere an Land zurechtkommen, suchte die Forscherin nach heute lebenden Exemplaren, die sie im Labor beobachten konnte.
"Wir haben uns für Tiere entschieden, die den ersten Landeroberern sehr ähnlich sind: auf der einen Seite waren das Schlammspringer, die Flossen besitzen und auf der anderen Seite Salamander, weil das die ursprünglichsten Landwirbeltiere sind und diese sich seit Millionen von Jahren kaum verändert haben, von daher waren sie gute Repräsentanten der ersten Landwirbeltiere."
Im Institut mussten Schlammspringer und Salamander auf verschiedenen Platten laufen, deren Neigung sich im Laufe der Experimente veränderte. Sandy Kawano analysierte, welche biomechanischen Kräfte auf die Brustflossen der Schlammspringer und auf die Vorder- beziehungsweise Hinterbeine der Salamander wirkten. Dabei wurde klar: hinsichtlich Statik und Motorik sind die Gliedmaßen besser geeignet, um an Land vorwärts zu kommen.
"Wir haben herausgefunden, dass die Art und Weise, wie bestimmte Kräfte auf die Flossen wirken, der Grund sein könnte, weshalb sich die Flossenstruktur an Land nicht durchgesetzt hat. Diese Kräfte belasten den Knochen einfach zu stark und daher kam es zu dieser Aufspaltung."
Es sei ein Zusammenspiel mehrerer Faktoren gewesen, so Sandy Kawano: Gliedmaßen sind stabiler und können mehr Gewicht tragen als Flossen. Die Tests hätten eindeutig gezeigt, dass auf die Brustflossen der Schlammspringer größere Kräfte wirkten als auf die Glieder der Salamander.
"Wir sehen diese Unterschiede deutlich beim Übergang von Flossen zu Gliedmaßen und das Prinzip ist immer das Gleiche, sowohl bei Säugetieren als auch bei Echsen, Krokodilen, Schildkröten, Fröschen oder Salamandern. Wir stehen zwar erst am Anfang, aber wir sehen deutlich, dass die Belastung der Flossen so stark ist, dass diese anatomische Lösung an Land nicht gut funktioniert. Aber wir tasten uns an dieses Phänomen erst langsam heran."
Als nächstes wollen Sandy Kawano und ihre Kollegen untersuchen, inwieweit bestimmte Strukturen der Knochen eine effiziente Fortbewegung an Land ermöglichen. Also wie sehr etwa Torsionen einem Bewegungsapparat helfen, nicht nur das reine Körpergewicht zu stemmen, sondern dieses auch nach vorn, zur Seite und nach hinten zu balanciere